CN103214823A - 一种聚氨酯灌浆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚氨酯灌浆材料，是一种高弹性单组份聚氨酯树脂材料，包含如下组分：预聚物，由聚醚多元醇、多异氰酸酯在扩链剂作用下形成；增塑剂、催化剂。本发明所公开的聚氨酯灌浆材料具有弹性好、粘度低、施工方便、不收缩等特点；弹性好，可以用于活动裂缝防渗堵漏；粘度低，能灌入微小裂缝，施工方便；无溶剂，无挥发性液体，对环境友好；不收缩，避免注浆后的二次渗漏。

Description

一种聚氨酯灌浆材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚氨酯灌浆材料，属于建筑材料领域。

背景技术

聚氨酯材料是目前化学灌浆材料中产品种类最多、适用范围最广、用量最大的一类灌浆材料，总体来说按照材料特性可以分为两种：亲水型（水溶性）和疏水性（油溶性），亲水型聚氨酯灌浆材料主要以多异氰酸酯与高分子量多官能度亲水型聚醚多元醇聚合，为了保证低粘度，异氰酸酯多选用TDI，然后加入亲水型溶剂配制而成，此类产品其含有较多游离TDI，环保性能较差；疏水性聚氨酯灌浆材料主要以多异氰酸酯和普通聚醚多元醇聚合，配以溶剂或增塑剂及其他助剂而成，强度视聚醚多元醇分子量可在很宽范围类调节。另一种分类方法是按组份来分，分为单组份和双组份。单组份聚氨酯灌浆材料具有使用方便的优势，但为了保证较低的粘度，通常使用两官能度或者分子量相对较高的聚醚多元醇为原料，这决定了单组份聚氨酯灌浆材料大部分为柔弹性材料，而双组份聚氨酯灌浆材料可以提供强度很高的材料，但是使用前需要配制，不太方便。

中国发明专利CN101220203A公开了一种亲水型聚氨酯灌浆材料及其制备方法，采用两步法生产预聚物，并以甲苯二异氰酸酯或二苯甲烷二异氰酸酯等为原料，丙酮或环己酮为溶剂；中国发明专利CN101613454A公开了一种高闪点环保型的水性聚氨酯灌浆材料，使用TDI或MDI等为异氰酸酯原料，分子量为5000-1000的三官能度或四官能度亲水性端羟基聚醚为多元醇原料，使用高闪点复合溶剂为稀释体系；中国发明专利CN101649040A公开了一种高闪点阻燃型的油溶性聚氨酯灌浆材料，其特征是使用TDI或MDI等为原料，与聚醚化合物反应形成预聚体，并采用高沸点复合溶剂及磷酸种类化合物为高效阻燃剂，并最终得到了硬质泡沫固结体的聚氨酯灌浆材料，固结体抗压强度高达10MPa；中国发明专利CN102079862A公开了一种单组份油溶性聚氨酯灌浆材料及其原料和制备方法，使用MDI或PAPI为原料，与分子量在400-4000端羟基聚醚多元醇按照一定的工艺预聚，配以增塑剂和助剂，得到一种高固含量不含溶剂和游离TDI的环保型聚氨酯灌浆材料，具有一定的强度和一定的伸长率。

但是上述产品都面临一种比较明显的问题，作为灌浆材料这些产品粘度较高，通常会残留游离TDI和低沸点添加剂，对环境构成一定危害。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种聚氨酯灌浆材料，通过原料和组成改进，并辅之以优化的制备方法，从而提供了低粘度环保型聚氨酯灌浆材料，弹性高，无任何游离TDI和低沸点添加剂，安全环保。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种聚氨酯灌浆材料，是一种单组份聚氨酯预聚体材料，包含如下组分：预聚物，由聚醚多元醇、多异氰酸酯在扩链剂作用下形成；增塑剂、催化剂。

在上述成分中，预聚物是聚醚多元醇、多异氰酸酯在扩链剂作用下使分子链扩展、分子量增大从而形成，在本发明中，所述的扩链剂优选为小分子醇类扩链剂，包括但不限于如乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、己二醇中、三羟甲基丙烷等的一种和/或一种以上的混合物。

在本发明中，各成分的用量可以根据需要进行适当的调节，为了防止原料反应不完全、反应效率低等问题，优选的，其中各成分的用量为，以质量百分比计：20～50%聚醚多元醇、20～50%二异氰酸酯、不高于10%的扩链剂、10～30%的增塑剂、1～10%催化剂。

为了使产品具有其他方面的性能，例如便于保存、不易变质、长期稳定性更好等，本发明的聚氨酯灌浆材料还包含有助剂，所述的助剂包括但不限于抗氧剂、表面活性剂、稳定剂等中的一种和/或一种以上的混合物。所述的此类助剂通常为本领域技术人员所周知，本发明不做赘述；所述助剂用量，以质量百分比计，不高于10%。

上述技术方案通过对聚氨酯预聚体结构的设计，扩链剂、增塑剂的选择以及调整配比，组成的单组份灌浆材料无任何易挥发溶剂，对环境友好，粘度低，使用快捷方便，有很好的弹性。

相应的，本发明提供了上述灌浆材料的制备方法，包括下述步骤：

取所需质量的各原料，在夹层反应釜内，先按配比依次加入聚醚多元醇和增塑剂，在温度为110～120℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入扩链剂和异氰酸酯，继续升温至70～85℃，反应1～2小时，降温至30℃以下，根据需要加入助剂，搅拌均匀后出料，过滤充氮气密封包装。

本领域技术人员可以理解，在上述制备工艺中，申请人使用了“根据需要加入助剂”，所要表达的含义是助剂是可加入的，也是可不加入的，具体加入哪种助剂也是申请人根据需要合理选择的。

同时，在上述制备工艺中，申请人对反应的时间、温度进行了说明，这种工艺条件是优选的，并非限制本发明的产品仅可采用此方法制备，对反应温度、反应时间等进行调整是本领域技术人员可以预期的。

在本发明的进一步详述和具体实施中，本发明公开了所用的各种成分的优选类型，以便更好、更清楚的描述本发明，然而这种详细描述并不构成对本发明的特别限制，不依靠这些细节信息而采用本发明技术领域其他通用的化学材料，只要其符合本发明上述对各组成成分名称所做的限定，依旧属于本发明的保护范围。

其中，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇、聚醚三元醇中的一种和/或一种以上的混合物，分子量为1000～6000。

其中，所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多甲基多异氰酸酯、MDI-50（2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯与4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，本领域常用化学辅料）的一种和/或一种以上的混合物。

其中，所述增塑剂用于增加混合物的液化程度，减少干燥所需时间，包括但不限于邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种和/或一种以上的混合物。

其中，所述催化剂用于促进异氰酸酯基与羟基反应，起到加速作用，本发明所用的催化剂为胺类和/或有机金属盐类催化剂，包括但不限于三亚乙基二胺、N，N-二甲基环己胺、N，N-二甲基苄胺、N，N-二甲基吗啉、二月桂酸二丁基锡、异辛酸铅、醋酸钾等一种或多种混合物。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的应用和具体实现，但不对本发明的保护范围产生任何特定限制。本领域技术人员在理解本发明实质精神的基础上所进行的变更、替换等均属于本发明的保护范围，本发明保护范围涵盖于其权利要求及其等同变换。

在以下实施例中，各成分均以质量份数表示；其中所用的防老化剂用于改善产品长期放置的耐光性，塑胶工业上任何可用的此类助剂均可应用；其中所用的催化剂依次为三亚乙基二胺、N，N-二甲基苄胺、二月桂酸二丁基锡。

实施例1

单组份聚氨酯灌浆材料的制备方法如下：

在夹层反应釜内，按配方量先加入聚醚多元醇、邻苯二甲酸二辛脂，在温度为110～120℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入小分子扩链剂，搅拌均匀后加入MDI，缓慢升温至85℃，反应两小时，降温至30℃以下，加入助剂，搅拌均匀后出料，充氮密封包装。使用时打开包装直接使用。

实施例2

单组份聚氨酯灌浆材料的制备方法如下：

在夹层反应釜内，按配方量先加入聚醚多元醇、邻苯二甲酸二辛脂，在温度为110～120℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入MDI-50，缓慢升温至85℃，反应两小时，降温至30℃以下，加入助剂，搅拌均匀后出料，充氮密封包装。使用时打开包装直接使用。

实施例3

单组份聚氨酯灌浆材料的制备方法如下：

在夹层反应釜内，按配方量先加入聚醚多元醇、邻苯二甲酸二辛脂，在温度为110～120℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入PAPI，缓慢升温至75℃，反应两小时，降温至30℃以下，加入助剂，搅拌均匀后出料，充氮密封包装。使用时打开包装直接使用。

申请人对以上实施例获得的单组份聚氨酯灌浆材料进行了检测，主要技术指标如下：

表1实施例主要技术指标

由上述数据可以看到，本发明的单组份聚氨酯灌浆材料通过对聚氨酯预聚体结构的设计，得到一种无任何溶剂、环保安全，使用方便，弹性好的灌浆材料。

以上所述，仅是本发明的较佳实例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例作任何简单修改，等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种聚氨酯灌浆材料，是一种单组份聚氨酯预聚体材料，其特征在于包含如下组分：预聚物，由聚醚多元醇、多异氰酸酯在扩链剂作用下形成；增塑剂、催化剂。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于其中各成分的用量为，以质量百分比计：20～50%聚醚多元醇、20～50%二异氰酸酯、不高于10%的扩链剂、10～30%的增塑剂、1～10%催化剂。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于还包含助剂，所述助剂用量，以质量百分比计，不高于10%。

4.根据权利1要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于所述聚醚多元醇为聚醚二元醇、聚醚三元醇中的一种和/或一种以上的混合物，分子量为1000～6000。

5.根据权利1要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多甲基多异氰酸酯、MDI-50中的一种和/或一种以上的混合物。

6.根据权利1要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种和/或一种以上的混合物。

7.根据权利1要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于所述扩链剂为小分子醇类扩链剂。

8.根据权利1要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于所述催化剂为胺类和/或有机金属盐类催化剂。

9.根据权利3要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于所述助剂为抗氧剂、表面活性剂、稳定剂中的一种和/或一种以上的混合物。

10.上述任一权利要求所述聚氨酯灌浆材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：取所需质量的各原料，在夹层反应釜内，按配比依次加入聚醚多元醇和增塑剂，在温度为110～120℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入扩链剂和异氰酸酯，继续升温至70～85℃，反应1～2小时，降温至50℃以下，根据需要加入助剂，搅拌均匀后出料，过滤充氮气密封包装。